广东省2023-2024学年高三上学期期末物理试题
试卷更新日期：2024-03-18 类型：期末考试
一、单项选择题：本题共6小题，每小题4分，共24分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。
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1. 氢原子的能级图如图所示，已知可见光的光子能量范围是。则大量氢原子从高能级向低能级跃迁时可产生不同能量的可见光光子的种类有（ ）
A、1种 B、2种 C、3种 D、4种2. 如图所示，固定在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为d，其右端接有阻值为R的电阻，整个装置处在竖直向上磁感应强度大小为B的匀强磁场中。一质量为m （质量分布均匀）的导体杆ab垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为μ。现杆受到水平向左、垂直于杆的恒力F作用，从静止开始沿导轨运动，当运动距离L时，速度恰好达到最大（运动过程中杆始终与导轨保持垂直）。设杆接入电路的电阻为r，导轨电阻不计，重力加速度大小为g。对于此过程，下列说法中正确的是（ ）
A、当杆的速度达到最大时，a、b两端的电压为 B、杆的速度最大值为 C、恒力F做的功与安培力做的功之和等于杆动能的变化量 D、安倍力做功的绝对值等于回路中产生的焦耳热3. 一平直公路上有甲、乙两辆车，从t＝0时刻开始运动，在0～6 s内速度随时间变化的情况如图所示．已知两车在t＝3 s时刻相遇，下列说法正确的是( )
A、两车的出发点相同 B、t＝2 s时刻，两车相距最远 C、两车在3～6 s之间的某时刻再次相遇 D、t＝0时刻两车之间的距离大于t＝6 s时刻两车之间的距离4. 如图所示，一质量为m的重物，在塔吊电动机的拉力下，由静止开始向上以加速度做匀加速直线运动，当重物上升到高度h、重物速度为时塔吊电动机功率达到额定功率 ， 此时立刻控制电动机使重物做加速度大小为的匀减速直线运动直到速度减到零，重力加速度为g，不计一切摩擦，关于此过程的说法正确的是（ ）
A、重物匀减速阶段电动机提供的牵引力大小为 B、重物匀加速阶段电动机提供的牵引力大小为 C、计算重物匀加速阶段所用时间的方程为 D、假设竖直方向足够长，若塔吊电动机以额定功率启动，速度就是其能达到的最大速度5. 2019年4月10日，事件视界望远镜（EHT）项目团队发布了人类历史上的首张黑洞照片，我国科学家也参与其中做出了巨大贡献。经典的“黑洞”理论认为，当恒星收缩到一定程度时，会变成密度非常大的天体，这种天体的逃逸速度非常大，大到光从旁边经过时都不能逃逸，也就是其第二宇宙速度大于等于光速，此时该天体就变成了一个黑洞。若太阳演变成一个黑洞后的密度为 、半径为 ，设光速为 ，第二宇宙速度是第一宇宙速度的 倍，引力常量为G，则 的最小值是（ ）A、 B、 C、 D、6. 光滑水平面上放有一上表面光滑、倾角为α的斜面A ， 斜面质量为M ， 底边长为 L ， 如图所示。将一质量为m的可视为质点的滑块B从斜面的顶端由静止释放，滑块B经过时间t刚好滑到斜面底端。此过程中斜面对滑块的支持力大小为 ， 则下列说法中正确的是（ ）
A、 B、滑块下滑过程中支持力对B的冲量大小为 C、滑块到达斜面底端时的动能为 D、此过程中斜面向左滑动的距离为二、多项选择题：本题共4小题，每小题5分，共20分。在每小题给出的四个选项中，有多个选项是符合题目要求的。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。
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7. 如图所示，直线a、抛物线b和c为某一稳恒直流电源在纯电阻电路中的总功率PE、输出功率PR、电源内部发热功率Pr ， 随路端电压U变化的图象，但具体对应关系未知，根据图象可判断
A、PE-U图象对应图线a ． 由图知电动势为9V，内阻为3Ω B、Pr-U图象对应图线b ， 由图知电动势为3V，阻为1Ω C、PR-U图象对应图线c ， 图象中任意电压值对应的功率关系为PE =Pr + PR D、外电路电阻为1.5Ω时，输出功率最大为2.25W8. 如图所示，倾角为α=37°的足够长的粗糙斜面AB固定在水平面上，一小物块从距B点10m的A点由静止释放后，下滑到B点与弹性挡板碰撞后无能量损失反弹，恰能冲上斜面的Q点（图中未画出）。设物块和斜面间的动摩擦因数为0.5，以B点为零势能面（sln37°=0.6，cos37°=0.8）。则下列说法正确的是（ ）
A、Q点到B点距离为2m B、物块沿斜面下滑时机械能减少，沿斜面上滑时机械能增加 C、物块下滑时，动能与势能相等的位置在AB中点上方 D、物块从开始释放到最终静止经过的总路程为15m9. 如图所示，两等量异种点电荷分别固定在正方体的a、b两个顶点上，电荷量分别为q和－q（a＞0），c、d为正方体的另外两个顶点，则下列说法正确的是
A、c、d两点的电势相等 B、c、d两点的电场强度相同 C、将一正电荷从c点移到d点，电场力做负功 D、将一负电荷从c点移到d点，电势能增加10. 如图甲所示，倾角为30°的足够长的固定光滑斜面上，有一质量m=0.8kg的物体受到平行斜面向上的力F作用，其大小F随时间t变化的规律如图乙所示，t0时刻物体速度为零，重力加速度g=10m/s2。下列说法中正确的是（ ）
A、0~2s内物体向上运动 B、第2s末物体的动量最大 C、第3s末物体回到出发点 D、0~3s内力F的冲量大小为9N·s三、实验题：本题共2小题，共18分。把答案写在答题卡中指定的答题处，不要求写出演算过程。
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11. 同学们用如图1所示的电路测量两节干电池串联而成的电池组的电动势和内电阻。实验室提供的器材如下：电压表，电阻箱（阻值范围）；开关、导线若干。
(1)、请根据图1所示的电路图，在图2中用笔替代导线，画出连线，把器材连接起来。
(2)、某同学开始做实验，先把变阻箱阻值调到最大，再接通开关，然后改变电阻箱，随之电压表示数发生变化，读取和对应的 ， 并将相应的数据转化为坐标点描绘在图中。请将图3、图4中电阻箱和电压表所示的数据转化为坐标点描绘在图5所示的坐标系中（描点用“+”表示），并画出图线；
(3)、根据图5中实验数据绘出的图线可以得出该电池组电动势的测量值V，内电阻测量值Ω.（保留2位有效数字）(4)、实验中测两组的数据，可以利用闭合电路欧姆定律解方程组求电动势和内阻的方法。该同学没有采用该方法的原因是。(5)、该实验测得电源的电动势和内阻都存在误差，造成该误差主要原因是。(6)、不同小组的同学分别用不同的电池组（均由同一规格的两节干电池串联而成）完成了上述的实验后，发现不同组的电池组的电动势基本相同，只是内电阻差异较大。同学们选择了内电阻差异较大的甲、乙两个电池组进一步探究，对电池组的内电阻热功率以及总功率分别随路端电压变化的关系进行了猜想，并分别画出了如图6所示的和图象。若已知乙电池组的内电阻较大，则下列各图中可能正确的是（选填选项的字母）。
12. 某同学利用如图1所示的装置“探究合外力做功与物体动能变化的关系”，具体实验步骤如下：
A．按照图示安装好实验装置，挂上砂桶（含少量砂子）。
B．调节长木板的倾角，轻推小车后，使小车沿长木板向下运动，且通过两个光电门的时间相等。
C．取下细绳和砂桶，测量砂子和桶的质量m，并记录数据。
D．保持长木板的倾角不变，将小车置于靠近滑轮的位置，由静止释放小车，记录小车先后通过光电门甲和乙时的时间t1、t2 ， 并测量光电门甲、乙之间的距离为s.
E.改变光电门甲、乙之间的距离，重复步骤D。
请回答下列各问题：
(1)、若砂桶和砂子的总质量为m，小车的质量为M，重力加速度为g，则步骤D中小车下滑时所受合力大小为。（忽略空气阻力）(2)、用游标卡尺测得遮光片宽度（如图2所示）d =mm。
(3)、在误差允许的范围内，若满足 ， 则表明物体所受合外力做的功等于物体动能变化量。（用题目所给字母表示）四、计算题：本题共2小题，共26分。把答案写在答题卡中指定的答题处，要求写出必要的文字说明、方程式和演算步骤。
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13. 在某次的接力比赛项目中，项目组规划的路线如图所示，半径的四分之一圆弧赛道与两条直线赛道分别相切于和点，圆弧为接力区，规定离开接力区的接力无效。甲、乙两运动员在赛道上沿箭头方向训练交接棒的过程中发现：甲经短距离加速后能保持9m/s的速率跑完全程，乙从起跑后的切向加速度大小是恒定的。为了确定乙起跑的时机，需在接力区前适当的位置设置标记。在某次练习中，甲在接力区前的A处作了标记，并以的速度跑到此标记时向乙发出起跑口令，乙在接力区的P点听到口令时起跑，并恰好在速度达到与甲相等时被甲追上，完成交接棒。假设运动员与赛道间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，运动员（可视为质点）在直道上做直线运动，在弯道上做圆周运动，重力加速度g=10m/s2 ， π=3.14，求：
(1)、为确保在弯道上能做圆周运动，允许运动员通过弯道的最大速率；(2)、此次练习中乙在接棒前的切向加速度a。14. 坐标原点处的波源在t =0时开始沿y轴负向振动，t =1.5s时它正好第二次 到达波谷，如图为t2= 1.5s时沿波的传播方向上部分质点振动的波形图，求：
(1)、这列波的传播速度是多大? 写出波源振动的位移表达式；(2)、x1 =5.4m的质点何时第一次到达波峰?(3)、从t1=0开始至x=5.4m的质点第一次到达波峰这段时间内，x2=30cm处的质点通过的路程是多少?15. 如图甲所示，在边界为L1L2的竖直狭长区域内存在垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度B=0.02T，在L1的左侧充满斜向上与水平方向夹角为45°的匀强电场E1（E1大小未知）。一带正电的微粒从a点由静止释放，微粒沿水平直线运动到L1边界上的b点，这时开始在L1L2之间的区域内加一竖直方向周期性变化的匀强电场E2 ， E2随时间变化的图象如图乙所示（E2＞0表示电场方向竖直向上），微粒从b点沿水平直线运动到c点后，做一次完整的圆周运动，再沿水平直线运动到L2边界上的d点。已知c点为线段bd的中点，重力加速度g=10m/s2 ． 求：
(1)、微粒的比荷；(2)、a点到b点的距离；(3)、将边界L2左右移动以改变正交场的宽度，使微粒仍能按上述运动过程通过相应的区域，求电场E2变化周期T的最小值。